Rezistență electrică

Rezistivitatea electrică, cunoscută și sub numele de rezistență electrică specifică, este capacitatea unui material de a opune rezistența la trecerea sarcinilor electrice . În sistemul internațional , rezistivitatea este măsurată în ohmi pe metru (Ω · m). Rezistivitatea diferă de rezistență prin faptul că este o proprietate specifică a materialului în cauză și depinde în principal de structura microscopică a mediului; dimpotrivă, rezistența R este o proprietate a întregului conductor în curs de examinare (proprietate macroscopică).

Definiție

Rezistivitatea ρ este definită ca ^[1] :

\rho =E/j

{\ displaystyle \ rho = E / j}

{\ displaystyle \ rho = E / j}

informa

${\textstyle {\vec {E}}=\rho {\vec {j}}}$ ${\ textstyle {\ vec {E}} = \ rho {\ vec {j}}}$ ${\ textstyle {\ vec {E}} = \ rho {\ vec {j}}}$ vectorial

sau, de asemenea

\rho ={\cfrac {1}{\sigma }}

{\ displaystyle \ rho = {\ cfrac {1} {\ sigma}}}

{\ displaystyle \ rho = {\ cfrac {1} {\ sigma}}}

rezistivitatea și rezistența , în cazul particular în care curentul este direct și conductorul este un cilindru lung (de exemplu un fir), sunt legate de formula:

$R=\rho {\frac {L}{A}}$ ${\ displaystyle R = \ rho {\ frac {L} {A}}}$ ${\ displaystyle R = \ rho {\ frac {L} {A}}}$

unde este:

σ este conductivitatea electrică măsurată în S / m , a cărei inversă ρ este rezistivitatea electrică
j este densitatea curentului electric
E este câmpul electric din interiorul conductorului
L este lungimea cilindrului
A este aria secțiunii circulare a cilindrului

Dependența de temperatură

În metale

Rezistivitatea unui metal crește odată cu creșterea temperaturii :

\rho =\rho _{0}[1+\alpha (T-T_{0})]

{\ displaystyle \ rho = \ rho _ {0} [1+ \ alpha (T-T_ {0})]}

{\ displaystyle \ rho = \ rho _ {0} [1+ \ alpha (T-T_ {0})]}

unde este $\rho$ ${\ displaystyle \ rho}$ $\ rho$ este rezistivitatea și T temperatura, în timp ce $\rho _{0}$ ${\ displaystyle \ rho _ {0}}$ $\ rho _ {0}$ este rezistivitatea metalului la temperatura de referință T ₀ , de obicei 20 ° C , α este coeficientul termic dependent de material. În grafit și soluțiile sale, rezistivitatea scade odată cu creșterea temperaturii. În constantan (aliaj binar de Cu - Ni ), rezistivitatea nu variază, deoarece temperatura variază.

În semiconductori

Rezistivitatea unui semiconductor scade exponențial odată cu creșterea temperaturii. Mai exact, relația este dată de formula Steinhart-Hart :

1/T=A+B\ln R+C(\ln R)^{3}

{\ displaystyle 1 / T = A + B \ ln R + C (\ ln R) ^ {3}}

{\ displaystyle 1 / T = A + B \ ln R + C (\ ln R) ^ {3}}

unde A , B și C sunt coeficienți specifici materialului.

În dielectric

Rezistivitatea unui material dielectric scade odată cu creșterea temperaturii.

În supraconductori

Unele materiale, numite supraconductori , atunci când sunt aduse sub temperatura lor critică, presupun o rezistivitate egală cu zero, adică nu oferă nicio rezistență la trecerea curentului. Peste temperatura critică, rezistivitatea crește odată cu creșterea temperaturii.

Rezistivități comune

Tabelul următor prezintă rezistivitățile caracteristice ale unor materiale în condiții normale (temperatura de 20 ° C ). ^[2]

Material	Rezistivitate (Ωm)
Grafen transparent	1,00 x 10 ⁻⁸
Argint	1,62 × 10 ⁻⁸
Cupru	1,68 x 10 ⁻⁸
Aur	2,35 × 10 ⁻⁸
Aluminiu	2,75 × 10 ⁻⁸
Tungsten	5,25 × 10 ⁻⁸
Fier	9,68 × 10 ⁻⁸
Platină	10,6 × 10 ⁻⁸
Constantan	aproximativ 50 × 10 ⁻⁸
Nichel-crom	aproximativ 106 × 10 ^-8
Kanthal	aproximativ 140 × 10 ⁻⁸
Apa de mare	2,00 × 10 ⁻¹
Bând apă	între 2,00 × 10 ¹ și 2,00 × 10 ³
Siliciul pur ( nedopat )	2,5 × 10 ³
Sticlă	între 10 ¹⁰ și 10 ¹⁴
Cuarț topit	aproximativ 10 ¹⁶

Tabelul face ușor de înțeles de ce cuprul este utilizat pe scară largă pentru a produce cabluri electrice. Cuprul este, prin urmare, utilizat pentru liniile electrice cu secțiune inferioară, firele și cablurile electrice utilizate în mod obișnuit, înfășurările motorului și transformatoarele. Pentru liniile electrice cu o secțiune mai mare, se folosește aluminiu, care în fața unei rezistivități mai mari în comparație cu cuprul (și, prin urmare, cu același curent, se folosesc secțiuni mai mari), are avantajele unei greutăți și costuri specifice mai mici, făcând între celelalte posibile întinderi mai lungi. Argintul este puțin mai bun decât cuprul, dar este mult mai scump.

În materialele neomogene, în special cele permeabile la apă, cum ar fi solul sau lemnul, procentul de apă influențează foarte mult valoarea rezistivității.

Unitate de măsură

Unitatea de măsurare a rezistivității este ohm pe metru $\Omega \!\cdot \!\mathrm {m}$ ${\ displaystyle \ Omega \! \ cdot \! \ mathrm {m}}$ ${\ displaystyle \ Omega \! \ cdot \! \ mathrm {m}}$

Unitatea de măsură a conductivității electrice (sau conductivității electrice) este $\mathrm {\frac {S}{m}}$ ${\ displaystyle \ mathrm {\ frac {S} {m}}}$ ${\ displaystyle \ mathrm {\ frac {S} {m}}}$

În proiectarea sistemelor electrice, se preferă utilizarea ohmului pe milimetru pătrat / metru $\Omega \!\cdot \!\mathrm {mm^{2}/m}$ ${\ displaystyle \ Omega \! \ cdot \! \ mathrm {mm ^ {2} / m}}$ ${\ displaystyle \ Omega \! \ cdot \! \ mathrm {mm ^ {2} / m}}$ . Este un multiplu al ohmului pe metru și poate fi obținut înmulțind valoarea din tabelul de mai sus cu 10 ⁶ .

Exemplu cu cupru: 1,68 x 10 ^-8 Ωm înmulțit cu 10 ⁶ = 0,0168 Ωmm ² / m. Această valoare reprezintă într-un mod foarte practic și imediat rezistența unui fir de cupru lung de 1 metru și cu o secțiune de 1 milimetru pătrat.

Notă

^ Resnick-Halliday-Krane, Physics 2 IV ediția
^(EN) David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentals of Physics Extended, ediția a VIII-a, Wiley, 2008, p. 689, ISBN 978-0-471-75801-3 .

Bibliografie

Enrico Turchetti, Romana Pasi, Elements of Physics , ed. I, Zanichelli, 1998, ISBN 88-08-09755-2 .
( EN ) EF Northrup Metode de măsurare a rezistenței electrice (New York, McGraw-Hill book company 1912)
( EN ) HL Curtis Electrical Measurements (New York, Mcgraw Hill Book Company Inc., 1937)

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține lema dicționarului „ rezistivitate ”

linkuri externe

( RO ) IUPAC Gold Book, „rezistivitate” , pe goldbook.iupac.org .
Tabelul de rezistivitate al unor materiale (calculat la 20 ° C) , pe itchiavari.org .
( RO ) Tabelele Kaye și Laby ale constantelor fizice și chimice (ediția a 16-a, 1995) , pe kayelaby.npl.co.uk . Adus la 30 septembrie 2007 (arhivat din original la 28 octombrie 2007) .
Rezistivitate electrică , în Treccani.it - Enciclopedii on-line , Institutul Enciclopediei Italiene.

Controlul autorității	GND ( DE ) 4359580-7

Portalul electromagnetismului : accesați intrările Wikipedia care se ocupă de electromagnetism

[Tur222-1] Resnick-Halliday-Krane, Physics 2 IV ediția

[2] (EN) David Halliday, Robert Resnick, Jearl Walker, Fundamentals of Physics Extended, ediția a VIII-a, Wiley, 2008, p. 689, ISBN 978-0-471-75801-3 .

[1]

[2]